Petra Mül­ler stu­dier­te Ger­ma­nis­tik, Kunst­ge­schich­te und Eth­no­lo­gie an der Uni­ver­si­tät Köln. Sie star­te­te ihre Kar­rie­re in einer Un­ter­neh­mens­be­ra­tung für stra­te­gi­sches Mar­ke­ting in Köln, bevor sie als wis­sen­schaft­li­che Mit­ar­bei­te­rin zum Adolf-Grim­me-In­sti­tut nach Marl wech­sel­te. Am Grim­me-In­sti­tut war sie Pro­jekt­lei­te­rin, spä­ter Di­rek­to­rin des Film- und Fern­seh­fes­ti­vals Co­lo­gne Con­fe­rence und an­schlie­ßend ge­schäfts­füh­ren­de Ge­sell­schaf­te­rin der ge­mein­sam mit Lutz Hach­meis­ter und Mar­ti­na Rich­ter ge­grün­de­ten HMR In­ter­na­tio­nal – Ge­sell­schaft für Me­dien­be­ra­tung.

Als Ge­schäfts­füh­re­rin der Me­dien­board Ber­lin-Bran­den­burg GmbH wech­sel­te Mül­ler An­fang 2004 nach Ber­lin bzw. Pots­dam-Ba­bels­berg. Dort war sie u. a. ver­ant­wort­lich für Stra­te­gie, Mar­ke­ting und Kom­mu­ni­ka­ti­on des Me­dienstand­orts Ber­lin-Bran­den­burg und zu­stän­dig für die För­de­rung von Stand­ort­pro­jek­ten in Film und Me­di­en sowie für die För­de­rung von in­no­va­ti­ven au­dio­vi­su­el­len In­hal­ten. Seit Sep­tem­ber 2010 ist Petra Mül­ler Ge­schäfts­füh­re­rin der Film­- und Medienstif­tung NRW in Düs­sel­dorf.

Mül­ler ist Mither­aus­ge­be­rin des Jahr­buch Fern­se­hen und Mit­glied des ZDF-Fern­seh­ra­tes.